import java.util.Stack;
/**
 * 利用栈，进行四则运算的类   
 * 用两个栈来实现算符优先，一个栈用来保存需要计算的数据numStack,一个用来保存计算优先符priStack   
 *
 * 基本算法实现思路为：用当前取得的运算符与priStack栈顶运算符比较优先级：若高于，则因为会先运算，放入栈顶；   
 * 若等于，因为出现在后面，所以会后计算，所以栈顶元素出栈，取出操作数运算；   
 *  若小于，则同理，取出栈顶元素运算，将结果入操作数栈。各个优先级'(' > '*' = '/' > '+' = '-' > ')'   
 *
 */
public class Operate {
    private Stack<Character> priStack = new Stack<Character>();// 操作符栈      
    private Stack<Integer> numStack = new Stack<Integer>();;// 操作数栈      

    /**
     * 传入需要解析的字符串，返回计算结果(此处因为时间问题，省略合法性验证)   
     * @param str 需要进行技术的表达式   
     * @return 计算结果
     */
    public int caculate(String str) {
        // 1.判断string当中有没有非法字符      
        String temp;// 用来临时存放读取的字符      
        // 2.循环开始解析字符串，当字符串解析完，且符号栈为空时，则计算完成      
        StringBuffer tempNum = new StringBuffer();// 用来临时存放数字字符串(当为多位数时)      
        StringBuffer string = new StringBuffer().append(str);// 用来保存，提高效率      

        while (string.length() != 0) {
            temp = string.substring(0, 1);
            string.delete(0, 1);
            // 判断temp，当temp为操作符时      
            if (!isNum(temp)) {
                // 1.此时的tempNum内即为需要操作的数，取出数，压栈，并且清空tempNum      
                if (!"".equals(tempNum.toString())) {
                    // 当表达式的第一个符号为括号      
                    int num = Integer.parseInt(tempNum.toString());
                    numStack.push(num);
                    tempNum.delete(0, tempNum.length());
                }
                // 用当前取得的运算符与栈顶运算符比较优先级：若高于，则因为会先运算，放入栈顶；若等于，因为出现在后面，所以会后计算，所以栈顶元素出栈，取出操作数运算；      
                // 若小于，则同理，取出栈顶元素运算，将结果入操作数栈。      

                // 判断当前运算符与栈顶元素优先级，取出元素，进行计算(因为优先级可能小于栈顶元素，还小于第二个元素等等，需要用循环判断)      
                while (!compare(temp.charAt(0)) && (!priStack.empty())) {
                    int a = (int) numStack.pop();// 第二个运算数      
                    int b = (int) numStack.pop();// 第一个运算数      
                    char ope = priStack.pop();
                    int result = 0;// 运算结果      
                    switch (ope) {
                        // 如果是加号或者减号，则
                        case '+':
                            result = b + a;
                            // 将操作结果放入操作数栈
                            numStack.push(result);
                            break;
                        case '-':
                            result = b - a;
                            // 将操作结果放入操作数栈
                            numStack.push(result);
                            break;
                        case '*':
                            result = b * a;
                            // 将操作结果放入操作数栈
                            numStack.push(result);
                            break;
                        case '/':
                            result = b / a;// 将操作结果放入操作数栈
                            numStack.push(result);
                            break;
                    }

                }
                // 判断当前运算符与栈顶元素优先级， 如果高，或者低于平，计算完后，将当前操作符号，放入操作符栈      
                if (temp.charAt(0) != '#') {
                    priStack.push(new Character(temp.charAt(0)));
                    if (temp.charAt(0) == ')') {// 当栈顶为'('，而当前元素为')'时，则是括号内以算完，去掉括号      
                        priStack.pop();
                        priStack.pop();
                    }
                }
            } else
                // 当为非操作符时（数字）      
                tempNum = tempNum.append(temp);// 将读到的这一位数接到以读出的数后(当不是个位数的时候)      
        }
        return numStack.pop();
    }

    /**
     * 判断传入的字符是不是0-9的数字   
     *
     * @param str
     *            传入的字符串   
     * @return
     */
    private boolean isNum(String temp) {
        return temp.matches("[0-9]");
    }

    /**
     * 比较当前操作符与栈顶元素操作符优先级，如果比栈顶元素优先级高，则返回true，否则返回false   
     *
     * @param str 需要进行比较的字符   
     * @return 比较结果 true代表比栈顶元素优先级高，false代表比栈顶元素优先级低   
     */
    private boolean compare(char str) {
        if (priStack.empty()) {
            // 当为空时，显然 当前优先级最低，返回高      
            return true;
        }
        char last = (char) priStack.lastElement();
        // 如果栈顶为'('显然，优先级最低，')'不可能为栈顶。      
        if (last == '(') {
            return true;
        }
        switch (str) {
            case '#':
                return false;// 结束符
            case '(':
                // '('优先级最高,显然返回true
                return true;
            case ')':
                // ')'优先级最低，
                return false;
            case '*': {
                // '*/'优先级只比'+-'高
                if (last == '+' || last == '-')
                    return true;
                else
                    return false;
            }
            case '/': {
                if (last == '+' || last == '-')
                    return true;
                else
                    return false;
            }
            // '+-'为最低，一直返回false      
            case '+':
                return false;
            case '-':
                return false;
        }
        return true;
    }

    public static void main(String args[]) {
        Operate operate = new Operate();
        int t = operate.caculate("(3+4*(4*10-10/2)#");
        System.out.println(t);
    }

}      